Love波传感器的性能分析与实验

为了制作高灵敏度Love波传感器,分析了Love波在ST-石英和二氧化硅薄膜分层结构中的传播特性,并对该分层结构进行了相关的理论推导和计算。首先,从声学动力学方程出发,分析求解了该分层结构的波动方程,得到了在该分层结构的色散关系及位移表达式。基于得到的解析表达式分析了波结构,绘制了特性曲线,得到了Love波在该结构中的传播特性。最后,应用MEMS工艺制作了由ST-石英为基底、二氧化硅为波导层的Love波传感器,并通过电化学微电铸的方法进行了实验验证,且对理论灵敏度与实验灵敏度之间不一致的原因进行了分析。测试数据显示,该传感器的质量灵敏度为100cm2/g,最低检出限为3.65ng,结果证明了该Love波传感器基本满足高灵敏度生化检测的要求。

双层声波导乐甫波传感器的质量敏感度分析

本文推导了双层声波导结构乐甫波传感器的频散方程和质量敏感度。首先,根据连续边界条件求解声波波动方程,并推导双层声波导结构下乐甫波传播的频散方程;然后根据微扰理论推导乐甫波传感器的质量敏感度。文中并最后给出基于ST-90°X石英基片的乐甫波传感器的算例分析。基片表面依次覆盖二氧化硅和金两层声波导,根据上述推导式子计算出乐甫波相速度及质量敏感度随着声波导层厚度变化的特性。结果表明:声波导层厚度增加时,乐甫波相速度减小,乐甫波模式增多,控制波导层厚度可以获得单一的乐甫波模式;选择波导层的厚度,乐甫波传感器可获得最大质量敏感度。